Definitionen zu MES

MPDV Mikrolab GmbH Definitionen zu MES Betriebsdatenerfassung, Maschinendatenerfassung und Qualitätssicherung waren lange Zeit unterstützende Funktionalitäten für ERP-Systeme. Fertigungsaktuelle Daten wurden erfasst, verdichtet und zum Zwecke der Übersicht und der Nachkalkulation an das ERP-System zurückgemeldet. Parallel dazu wurden die Steuerungen von Anlagen und Maschinen immer intelligenter und mit einer Reihe von Übersichtsfunktionen ausgestattet. Mit dem Begriff MES wurden Mitte der 90er Jahre die Funktionen aus BDE, MDE, Leitstand, CAQ und der Anlagensteuerung zusammengefasst und eine eigene Disziplin gebildet. Inzwischen ist MES nicht mehr nur eine Unterstützung für ERP-Systeme sondern eine eigene wichtige Disziplin, die in einem 3- stufigen Unternehmensmodell besonders das Fertigungsmanagement unterstützt. Dieser Zielgruppe werden damit wichtige Funktionalitäten geboten, um das Tagesgeschäft effektiver bewältigen zu können. Speziell für europäische Fertiger ist MES damit ein Mittel, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Durch diese Möglichkeiten tut sich ein vielversprechender Markt auf, der von vielen Anbietern mit vielen Facetten gefüllt wird, mit dem Effekt, dass sich wesentliche und unwesentliche Betrachtungsweisen zu MES immer mehr vermischen. Um dem potenziellen MES-Anwender Hilfestellung und Anleitung zu geben, haben sich die MESA, ISA, Namur und auch der deutsche VDI mit Definitionen zu MES beschäftigt. Die MESA geht dabei von einer pragmatischen Funktionsdefinition aus, welche die Funktionalitäten eines MES grob umreißt. Mit der Definition eines c-MES (collaborative MES) wurde einem MES-System auch die Funktionalität einer Informationsdrehscheibe für die Fertigung zugedacht. ISA hat mit einer sehr strukturierten Darstellung ein 3-Ebenen-Unternehmensmodell aufgespannt und Schnittstellen und Datenmodelle für die drei Ebenen exakt beschrieben. Namur übernimmt an vielen Stellen die Definition von ISA und wendet diese auf die speziellen Bedürfnisse der Prozessindustrie an. Der VDI (Verein Deutscher Ingenieure) hat eine ganz besondere Art der Darstellung zu MES gewählt: Man hat hier acht Aufgaben definiert, bei deren Bewältigung ein MES-System das Fertigungsmanagement eines Unternehmens unterstützt. Die Richtlinie des VDI hat neben der Definition der acht Aufgaben auch wesentliche Rahmendefinitionen zu MES getroffen. Besonders in der Abgrenzung zu den überlagerten ERP- Systemen und zur unterlagerten Automationsebene. Die erste Festlegung betrifft die Objekte, mit denen sich ein MES beschäftigt. Auf den Ressourcen, die aus Betriebsmitteln und Personal bestehen, werden Aufträge abgearbeitet. Aufgabe des MES ist die Verwaltung dieser Ressourcen und die Verwaltung bzw. Durchsetzung der Aufträge und Arbeitsgänge. Der Fokus liegt hier auf der detaillierten Durchsetzung von einzelnen Aufträgen und den darin enthaltenen Arbeitsgängen. Der Zeithorizont, in dem sich ein MES dabei bewegt, reicht dabei von einigen Sekunden bis hin zu einer Schicht. Der Betrachtungshorizont kann eine bis mehrere Schichten sein. Im Gegensatz dazu wird der Aktionszeitraum des ERP-Systems von mehreren Tagen bzw. Schichten definiert. Der Zeitraum der Automationsebene reicht dabei von Millisekunden bis Sekunden. Mit diesen Definitionen ist MES als ein Echtzeitsystem zu verstehen, das seine Aufgaben schneller erledigen muss als der verwaltete Prozess. Nach dieser Definition können MES-Aufgaben nicht wahrgenommen werden, in dem man auf der Basis von Schichtrückmeldungen Auswertungen erzeugt. Und damit man mit einem MES Nutzenpotenziale erschließen kann, wie z. B. Verkürzung der Durchlaufzeit, Verminderung von Nebenarbeiten, Verbesserung der Ressourcenauslastung, höhere Termintreue usw., sind direkte Prozesseingriffe nötig. Ein MES muss also auf einem aktuellen Produktionszustand aufsetzen und auf dieser Basis Statusanzeigen ermöglichen und daraus Verbesserungsvorschläge ableiten. Die acht Aufgaben, die in der Richtlinie definiert wurden, lauten dabei wie folgt: Aufgabe 1: Feinplanung und -steuerung Die MES-Feinplanungskomponente, die hier beschrieben ist, grenzt sich deutlich zur ERP- Planungskomponente ab, die eher lang- und mittelfristig wirkt. Der wesentliche Aspekt ist hier der Steuerungsaspekt, was bedeutet, dass eine MES-Feinplanung auf eine aktuelle Situation in der MES-Definition-2006-07-1.doc Seite 1/4 MPDV Mikrolab GmbH Fertigung reagiert und daraufhin einen bestehenden Plan aktualisiert. Eine ideale MES-Mechanik erstellt also nicht immer neue Pläne, sondern führt einen einzigen Plan aus, der mehr oder minder echtzeitfähig aktualisiert und optimiert werden kann. Aufgabe 2: Betriebsmittelmanagement Unter Betriebsmittel werden Maschinen und Anlagen, Werkzeuge und auch weitere Hilfsmittel verstanden. Das MES registriert an dieser Stelle die verschiedenen Zeiten, in denen ein Betriebsmittel im Einsatz ist und erstellt entsprechende Statistiken, mit denen die Verfügbarkeit beurteilt werden kann. Der aktuelle Status eines Betriebsmittels wird online den anderen MES-Aufgaben kommuniziert. Damit soll die Verfügbarkeit der Betriebsmittel auch durch Betrachtung von vorbeugender Wartung gesteigert werden können. Die MES-Aufgabe Feinplanung und -steuerung erhält durch die Online- Bereitstellung der Betriebsmittelzustände die Möglichkeit, aktuell umzuplanen und zu optimieren. Aufgabe 3: Materialmanagement Das Materialmanagement verwaltet die sogenannten Umlaufbestände (WIP - Work in Progress). Das Materialmanagement organisiert die Versorgung der Arbeitsplätze mit Materialien oder Komponenten und stellt den Abtransport der fertigen Erzeugnisse sicher. Diese MES-Aufgabe führt auch einen Materialstatus und verwaltet entsprechende Chargen. Ausgereifte MES-Systeme bauen auf dieser Aufgabe komplette Traceability-Lösungen auf. Aufgabe 4: Personalmanagement Personal ist die wichtigste oder eine der wichtigsten Ressourcen in einem Fertigungsunternehmen. Für den effektiven Einsatz dieser Ressource hat die VDI-Richtlinie eine eigene MES-Aufgabe bereitgestellt. Ein wesentlicher Punkt ist darin die effektive Verplanung und Bereitstellung von Personalkapazitäten unter Berücksichtigung von Verfügbarkeiten und Qualifikationen. Unter der Aufgabe Personalmanagement kann auch die Zeiteinsatzplanung und das Führen von Personalzeitkonten verstanden werden. Eine besondere Aufgabe ist hier die Berücksichtigung der gesetzlichen Rahmenbedingungen, mit denen Personalkapazitäten in einem Fertigungsunternehmen verplant und eingesetzt werden können. Aufgabe 5: Datenerfassung Die zeitnahe Erfassung aller relevanten Daten ist in einem Fertigungsunternehmen von besonderer Qualität. Nur aus einer echtzeitfähigen Erfassung der Daten können die Betriebszustände gebildet werden, mit deren Hilfe effektive Neu- oder Umplanungen durchgeführt werden können. Aus diesem Grund hat die Aufgabe Datenerfassung auch eine besondere Bedeutung in einem MES-System. Bei der Erfassung wird zwischen der manuellen, der halbautomatischen und der vollautomatischen Erfassung unterschieden, die auch die Unterstützung zu Maschinen- und Anlagenschnittstellen sicherstellt. Die erfassten Informationen werden plausibilitätsgeprüft und der Bediener ggf. auf Fehler hingewiesen. Hierzu muss die Datenerfassung natürlich die zur Überprüfung notwendigen Stamminformationen kennen. Eine Vorverarbeitung und Verdichtung der erfassten Daten sorgt dafür, dass aus Einzelereignissen betriebsrelevante Zeiträume und Mengen gebildet werden, auf die andere MES-Aufgaben effektiv aufsetzen können. Aufgabe 6: Leistungsanalyse Moderne Fertigungsunternehmen bleiben dadurch wettbewerbsfähig, dass die Summe vieler kleiner Verbesserungen die großen und notwendigen Performancegewinne bringen die notwendig sind, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Die MES-Aufgabe Leistungsanalyse führt einen permanenten Soll-/Ist-Vergleich durch, mit dessen Hilfe beurteilt werden kann, inwieweit der Produktionsprozess sich innerhalb der geforderten Leistungsgrenzen befindet. Diese Leistungsanalyse erfolgt nicht wie in der ERP-Denkweise verankert in Form einer Nachbetrachtung MES-Definition-2006-07-1.doc Seite 2/4 MPDV Mikrolab GmbH oder Nachkalkulation, sondern in Form eines Online-Abgleichs zwischen Sollzuständen und gemessenen Istwerten. Damit ist es möglich, entsprechend schnell zu reagieren, fehlerhafte Prozesse zu korrigieren oder abzustellen. Ein MES-System, das diese Aufgabe unterstützt, sollte natürlich auch diese Daten längerfristig zur Verfügung stellen und somit eine Datenbasis zu liefern, um organisatorische Beeinflussungen von Prozessen vornehmen zu können. Die Leistungsanalyse stellt ihre Daten ganz besonders der Qualitätssicherung und weiteren MES-Aufgaben zur Verfügung. Die Leistungsanalyse produziert typischerweise eine Reihe von bekannten Indikatoren wie auch den OEE-Index, Kennzahlen für die Ressourcenauslastung oder Auftragsbearbeitungszeiten. Aufgabe 7: Qualitätsmanagement In der modernen Fabrik kommt dem Qualitätsmanagement eine ganz besondere Aufgabe zu. Es geht nicht nur um das Herstellen qualitativ hochwertiger, das heißt funktionsfähiger Produkte, sondern auch um die Einhaltung entsprechender Normen und Vorschriften während der Herstellung eines Produktes. Traceability bzw. die FDA-konforme Herstellung von Lebensmittel- und Pharmaerzeugnissen sind hier ganz besondere Schlagworte. Die MES-Aufgabe Qualitätsmanagement unterstützt bei der Qualitätsplanung, verwaltet die geeigneten Prüfmittel und führt auch die Qualitätsprüfung durch. Als Ergebnis liefert die Aufgabe Qualitätsmanagement natürlich Informationen für alle anderen betroffenen MES-Aufgaben sowie Prüfdokumentation und Zertifikate.